Обнаружение частицы, похожей на бозон Хиггса и начало «карьеры» марсохода Curiosity, проникновение ученых в реликтовое антарктическое озеро Восток и обнаружение льда на Меркурии, составление «энциклопедии элементов ДНК» и точной карты лунной гравитации — такими, по мнению РИА Новости, были самые значимые события в мире науки в уходящем 2012 году.

1. Частица, похожая на бозон Хиггса

В июле произошло главное ожидавшееся научное событие года.

Участники коллабораций ATLAS и CMS Большого адронного коллайдера (БАК) представили всему миру новый, самый тяжелый, бозон в семействе частиц Стандартной модели.

Эту частицу с массой около 125–126 гигаэлектронвольт нашли там, где должен быть бозон Хиггса — последний недостающий элемент Стандартной модели, отвечающий за массы всех других элементарных частиц.

Уровень статистической значимости на CMS составлял 4,9 стандартного отклонения (сигма), на ATLAS — 5 сигма. Об открытии новой частицы физики говорят при уровне статистической значимости 5 сигма, когда вероятность того, что наблюдаемый эффект вызван статистической флуктуацией, составляет лишь 1 на 3,5 миллиона. Однако физики не торопятся заявлять об открытии именно бозона Хиггса, поскольку им нужно проанализировать все параметры этой частицы.

Тем не менее, дополнительный анализ данных, полученных Большим адронным коллайдером и опубликованных после июльской презентации, значительно увеличил статистическую значимость сигнала, указывающего на существование бозона Хиггса.

Поиски этой «частицы Бога» принесли и другие важные результаты. Физики, работающие на детекторе LHCb БАК, впервые смогли пронаблюдать крайне редкое событие — распад странного B-мезона на два мюона, параметры этого события очень точно совпали с предсказаниями Стандартной модели, что почти не оставляет места для «новой физики», в частности, для популярной среди ученых суперсимметричной теории.

2. Начало «карьеры» марсохода Curiosity

В августе на поверхности Марса совершил посадку и начал работу самый большой и сложный в истории ровер Curiosity («Любопытство»).

Его исследовательская миссия призвана дать ответ на вопрос о том, существовала ли когда-нибудь жизнь на Марсе, и сможет ли эта планета поддерживать жизнь в будущем.

Российский прибор ДАН («Динамическое альбедо нейтронов»), установленный на марсоходе, измерил количество воды и гидратированных минералов в зоне посадки ровера — под тонким слоем сухого грунта в некоторых точках доля воды превышает 4%.

Рис. 1. ровер Curiosity

Марсианская вода значительно «тяжелее», чем земная: в ней оказалось больше тяжелого изотопа водорода — дейтерия. Curiosity также впервые проанализировал состав атмосферы Марса и обнаружил в ней повышенное содержание тяжелых изотопов углерода и аргона. Кроме того, выяснилось, что почва Красной планеты состоит примерно из тех же зерен минералов, что и вулканический туф в окрестностях вулканов на Гавайских островах.

Последним из достижений Curiosity в уходящем году стало обнаружение на поверхности Марса простых органических веществ — перхлоратов. Они могли, в частности, попасть на планету с метеоритами. Если все же будет доказано, что органика имеет исконно марсианское происхождение, нужно будет выяснить, имеют ли перхлораты биологическое или абиогенное происхождение.

3. Проникновение в подледное озеро Восток

Российским ученым в феврале 2012 года после многих лет буровых работ впервые удалось проникнуть к поверхности антарктического подледного озера Восток, которое в течение миллионов лет было изолировано от внешнего мира четырехкилометровой толщей льда.

Ученые надеются обнаружить в образцах реликтовые организмы, которые смогли адаптироваться к жизни в условиях вечной тьмы подледного озера.

После проникновения в озеро бурение было остановлено, но полярники вернутся на место работ, чтобы «выбурить» свежезамерзшую озерную воду. Часть озерной воды в феврале замерзла на буровом снаряде, и ученые ее уже изучили.

Анализ первых образцов воды показал, что

они практически не содержат микроорганизмов, а значит, верхние слои воды в этом озере могут быть стерильны. Хотя микробов может не оказаться в верхних слоях воды озера, они могут быть обнаружены в донных отложениях, считают ученые. Добраться до дна Востока российские полярники намерены во время сезона 2013–2014 года с помощью специального зонда-гидробота.

4. Завершение проекта ENCODE

Международный консорциум генетиков в сентябре опубликовал первые результаты завершившегося проекта ENCODE («Энциклопедии элементов ДНК»), цель которого — произвести полный анализ функций элементов генома человека.

Ученые обнаружили, что

многие участки ДНК (почти 80% от ее состава), которые раньше считались простым балластом в геноме человека и назывались «мусорными», оказались жизненно важными. Некоторые из таких участков участвуют в удвоении ДНК при делении клеток, другие выполняют функции регуляторов работы генов. В рамках проекта ENCODE были найдены четыреста тысяч новых «переключателей» генов.

В мусорной ДНК человека есть участки, которые принадлежали древним вирусам. Когда-то они встроились в геном человека и воспроизводили себя, вызывая болезни, но потом каким-то образом были «приручены» геномом.

Участники проекта надеются, что

полученные в рамках ENCODE результаты помогут выяснить, как «усмирить» такие вирусы, чтобы создавать новые методы борьбы с вирусом иммунодефицита человека, который тоже встраивается в ДНК человека.

5. Новый вид древних людей

Палеонтологи из университета Нового Южного Уэльса (Кенсингтон, Австралия) обнаружили в Китае останки, возможно, нового вида древних людей, которые сочетали в себе признаки современных людей и более древних представителей рода Homo и жили на территории современного Китая примерно 15–14 тысяч лет назад.

Исследователи назвали их «людьми из пещеры Красных Оленей», так как рядом с останками древних протолюдей ученые нашли множество костей красного оленя, вымершего на территории Китая несколько тысячелетий назад.

Как отмечают ученые, это удивительный результат — большинство «тупиковых» ветвей развития рода Homo вымерли за 50–75 тысяч лет до появления первых современных людей на территории Азии. Вполне возможно, что люди из пещеры Красных Оленей были соседями первых земледельцев на территории будущей Поднебесной.

Хотя авторы находки не рискнули назвать своих «подопечных» новым видом людей, основания для этого есть — за последнее десятилетие палеонтологи обнаружили два новых вида из рода Homo именно в Азии. В частности, в 2003 году были найдены останки «хоббитов» на индонезийском острове Флорес, а в 2010 году в российской Денисовой пещере были найдены фрагменты костей «денисовцев».

6. Новый спутник Плутона

Космический телескоп «Хаббл» вписал очередную страницу в свой богатый послужной список, «разглядев» новый, пятый по счету спутник у карликовой планеты Плутон.

Объект, получивший обозначение P5, — самый маленький среди спутников Плутона, его диаметр составляет от 15 до 24 километров. P5 ненамного меньше своего «предшественника», спутника Р4 — эта плутонианская луна год назад также была открыта с помощью «Хаббла», имеет диаметр от 13 до 34 километров.

Это открытие подтвердило слова руководителя наблюдательной группы Марка Шуолтера из американского Института SETI. В интервью РИА Новости после находки P4 ученый фактически предсказал обнаружение новых спутников Плутона. Тогда Шуолтер отметил, что обнаружение P4

«увеличивает вероятность того, что мы могли проглядеть другие, может быть меньшие по размерам луны».

Новый спутник, как и P4, должен будет обрести официальное название. Согласно правилам Международного астрономического союза, спутники Плутона должны получать имена персонажей греко-римской мифологии, связанных с подземным царством Аида.

7. Лед на Меркурии

Инструменты американского зонда «Мессенджер» подтвердили существование открытых участков льда на дне глубоких кратеров на северном полюсе Меркурия.

Ученые проанализировали альбедо — отражательную способность — двух кратеров, Кандинского и Прокофьева, на северном полюсе Меркурия при помощи лазерного альтиметра MLA на борту зонда. Дно этих кратеров, как оказалось, состоит из двух слоев. На поверхности находится тонкая корочка, глубиной в 15–20 сантиметров, составленная из смеси меркурианского грунта и сложных органических молекул.

Доля воды в них достаточно низкая — не выше 25%. Второй слой, толщина которого превышает проникающую способность спектрометра, практически полностью состоит из водяного льда.

По расчетам исследователей, кратеры Меркурия могут содержать в себе от 20 миллиардов до 2 триллионов тонн воды. Как считают ученые, подобный объем льда мог быть доставлен на Меркурий кометами и метеоритами в ранних эпохах жизни Солнечной системы. Несмотря на то, что дневная поверхность на экваторе может нагреваться до 400 градусов, на полюсах планеты в глубоких кратерах есть зоны вечной тьмы, где царит холод.

8. Планета у Альфы Центавра

Астрономы из Европейской южной обсерватории с помощью спектрографа HARPS открыли планету земной массы в ближайшей к Земле звездной системе — у звезды Альфа Центавра B, входящей в тройную звездную систему Альфа Центавра. Это первая планета с массой, близкой к массе Земли, обнаруженная у звезды, похожей на Солнце.

Наблюдения, которые астрономы проводили более четырех лет, позволили обнаружить слабый сигнал, который свидетельствует о существовании планеты, обращающейся вокруг звезды Альфа Центавра B с периодом 3,2 дня.

Звезда Альфа Центавра B похожа на Солнце, ее масса составляет 0,9 массы Солнца, а светимость — примерно половину солнечной. Планета, открытая европейскими астрономами, делает один оборот вокруг нее за 3,236 дня, а радиус ее орбиты составляет лишь 0,04 астрономической единицы (5,98 миллиона километров), что примерно в десять раз меньше радиуса орбиты Меркурия (0,46 астрономической единицы). Масса планеты составляет, по меньшей мере, 1,13 массы Земли.

Найденная планета обращается очень близко к своей звезде и должна быть слишком горячей, чтобы на ней возникла жизнь, но возможно, это лишь одна планета из нескольких, которые могут существовать в этой системе, полагают ученые.

9. Следы света древнейших звезд

Астрономы с помощью космического гамма-телескопа «Ферми» впервые увидели следы света самых первых звезд во Вселенной, так называемого внегалактического фонового излучения.

Этот «ископаемый свет» представляет собой оставшееся со времен эпохи формирования первых звезд ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. В отличие от космического микроволнового фона, оставшегося после Большого взрыва, внегалактическое фоновое излучение обнаружить чрезвычайно трудно — его «забивает» мощное излучение современных звезд и галактик.

Ученые, работающие с телескопом, нашли необычный способ поиска следов «ископаемого света» по спектру блазаров — мощных источников излучения, связанных со сверхмассивными черными дырами в центре галактик. Полученные данные, в частности, показали, что

скорость формирования первых звезд была значительно ниже, чем считалось ранее.

Будущий космический телескоп «Джеймс Вебб», возможно, станет первым астрономическим инструментом, который сможет разглядеть первые звезды, свет которых из-за доплеровского смещения ушел далеко в инфракрасную часть спектра и не доступен обычным телескопам, в том числе «Хабблу».

10. Постоянная Хаббла с рекордной скоростью

Астрономы, работающие с космическим телескопом «Спитцер», представили наиболее точное в истории астрономии измерение постоянной Хаббла — скорости расширения космического пространства, которая нужна, например, для определения возраста Вселенной.

«Спитцер» наблюдал в Млечном пути и соседнем Большом Магеллановом облаке около 90 цефеид — переменных звезд особого класса, период изменения блеска которых прямо связан с их светимостью.

Телескоп смог улучшить результат «Хаббла» почти в три раза и снизил неопределенность оценки до 3%. Для точности космологических измерений это гигантский скачок.

По новым данным «Спитцера», значение постоянной Хаббла составляет

74,3 плюс-минус 2,1 километра в секунду на мегапарсек.

Это означает, что две галактики, разделенные расстоянием в один мегапарсек, или примерно 3 миллиона световых лет, разлетаются со скоростью около 74,3 километра в секунду.